如何使用 shell（2/3）—— 新时代的 shell

• Fish (Friendly Interactive shell)
  • 设置变量
  • 配置框架和插件管理
• Elvish
  • 管道应该传递什么？
• Ion Shell
  • 文件描述符 FD（File Descriptor）
• PowerShell（pwsh）
• NuShell
• 把 REPL（Read–Eval–Print Loop） 当 shell 用
• Reference

新时代的 shell 改进的地方大体上分为两个部分：语法 和 交互

1. 如何使用 shell（1/3）—— shell 兼容和历史
2. 如何使用 shell（2/3）—— 新时代的 shell
3. 如何使用 shell（3/3）—— 配置 zsh

Fish (Friendly Interactive shell)

这是一个划时代的 shell ，开创了全新 shell 用户交互的体验。语法高亮，根据 manpage 来自动补全，自动建议都是它的首创

2B 青年用 bash，普通青年用 zsh，文艺青年用 fish。

fish 的默认配置是真的好用，配置文件是： ~/.config/fish/config.fish

fish 通过函数来设置行为： fish 完全使用函数定制行为，你可以通过添加一些特殊的函数定制 fish 的行为，例如 prompt，fish 没有 PS1 这类特殊变量，而是使用函数。

语法高亮，自动建议

# 语法高亮
grep

# 路径建议
cat /bin/hostname

# 参数建议
grep --invert-match

路径折叠 ~/D/E/detail 避免路径过长

易懂的语法，这个不是 POSIX shell 兼容，自己有自己的语法

不支持 here doc （当然 here string 也不支持）：

cat << EOF > file.txt
# file content
...
EOF

官方的解释是因为你可以用其它命令替代，例如：

printf "\
# file content
...
" > file.txt

printf 但写法也可以在 bash 里面使用，但在细节上和 fish 是有区别

• fish 使用 $status 获取上一个命令的退出状态，而不是 $?
• fish 里面的数组计数是从 1 开始的，而不是大多数程序的 0
• fish 不使用 && 以及 || 语法来组合命令，而是使用 and 和 or 命令：但 fish 3.x 已经支持了 &&, ||
• fish 使用 echo (echo 233) 来代替 echo `echo 233`

fish_config 的奇葩命令，这个会开启一个 http server ，在网页上配置。作为一个 shell ，我一直都觉得打开浏览器去设置 shell 就比较奇怪

设置变量

很多人都觉得 fish 设置变量太奇怪了。实际上是 POSIX shell 更奇怪才对

回顾一下 Shell 变量的作用域可以分为三种：

• 有的变量只能在函数内部使用，这叫做局部变量（local variable）
• 有的变量可以在当前 Shell 进程中使用，这叫做全局变量（global variable）
• 而有的变量还可以在子进程中使用，这叫做环境变量（environment variable）

我们通常知道的正常编程语言的变量：

• g / --global 全局变量（默认），在本次运行环境中有效
• l / --local 局部变量，仅在当前作用域中有效

gvar="Global content changed"
# 换成 fish 写法
set -g gvar "Global content changed"

local lvar="Local content"
# 局部变量 fish 写法
set -l lvar "Local content"

环境变量（环境变量其实是普通的变量是否具有 export 属性）：

• x / --export 该变量可以传递给子进程
• u / --unexport （默认）该变量不可以传递给子进程

# 平时最常使用的命令
export foo=xxx
declare -x foo=xxx
typeset -x foo=xxx

# fish 的写法
set -x foo xxx

# 去除环境变量（或者说去除变量的 export 属性）
declare +x foo=xxx
typeset +x foo=xxx

# fish 的写法
set -u foo xxx

declare 的操作符有 +, - 两种：- 代表启用这个属性，+ 代表取消这个属性。是的，我没有写错，他就是反的

export 本质上就是 declare -x 命令

按照 GNU bash 文档的说法：提供 typeset 命令是为了与 Korn shell 兼容。它和 declare 命令是一样的。

POSIX shell 储存的就是字符串，整数和数组只是一个特殊属性（fish 的变量属性不能添加和删除）。 这几个是比较常用的（完整的去看官方的手册，还可以进行大（u upcase）小（l lowcase）写转换等）

• a 索引数组变量
• A 关联数组变量
• f 函数名
• i 该变量将被视为整数
• r 只读，不能更改不能 unset
• t 调试，追踪这个变量。（大概是 bash 特有的）
• x 导出变量变成环境变量

持久化和清除变量：

• U / --universal 通用变量，当前用户下全部有效，并持久化（会保存）
• e / --erase 清除一个变量

U 相当于写在配置文件里，e 相当于 unset 命令

比如： set -Ux EDITOR vim 会让环境变量全局生效并持久化保存，即使 shell 重启也会保留。 推荐使用 set -Ux 保存常用环境变量，会自动保存到 ~/.config/fish/fish_variables 里面

对数组的操作：

• a / --append 将值追加到变量的当前数组。 可以与 --prepend 一起使用，以同时添加和添加。 分配给可变切片时，不能使用此功能。
• p / --prepend 这些值被预先设置为该变量的当前值集。 可以将它与 --append 一起使用，插入到数组最前面。 分配给可变切片时，不能使用此功能

PATH="$PATH:$HOME/go/bin"
PATH=$PATH:~/go/bin
# fish 的写法
set -a PATH ~/go/bin/

PATH="$HOME/go/bin:$PATH"
PATH=~/go/bin:$PATH
# fish 的写法
set -ap PATH ~/go/bin/

~ 和 $HOME 并不是等价的，PATH="$PATH:~/go/bin" 这种写法就是不行的。 "" 里面只会解释变量，不会对 ~ 展开。 还有 ~ 必须出现在表达式的最前面，否则它是普通的字符。 : 后面会被当成独立的表达式，所以也是正常的。推荐尽可能使用 $HOME

NODE_ENV=production node index.js 是无法在 fish 内使用的，可以换成一个更通用的写法，使用 env 命令：

env NODE_ENV=production node index.js

配置框架和插件管理

• Oh-my-fish

类似于 oh-my-zsh 的配置框架，顺便附带了包管理器的功能

omf install [<name>|<url>]
omf list

当然，fish 默认已经非常好用了。不需要什么配置了，但还是可以从 oh-my-fish 配置里面找到一些更好的用法（比如类似 Elvish 的导航模式）

• Fisher 这个原来叫 fisherman

这个是一个极为精简的 fish 插件管理器

Elvish

tuna 曾经的会长肖骐开发的 shell

截止到目前 Elvish 还没有发布 1.0 版

Elvish 对于交互的改进

• Ctrl-R 对于搜索历史做了优化
• Ctrl-L 显示目录栈。相当于列表选择 dirs -v 进行跳转
• Ctrl-N 导航模式（Navigation mode） 这个是我最喜欢的功能，类似于 ranger 或 nnn 之类的文件管理功能，这个功能很棒

Elvish 也自己集成包管理

use epm
epm:install <package name>

管道应该传递什么？

这里来自 Elvish 作者 的： elvish 的设计和实现 (零) shell 的优势和缺陷#管道的缺陷

Unix 的管道中传输的是一个接一个的字符，没有别的结构。 一个字符能表达的信息很有限；为了克服这一困难，大多数 Unix 工具把一行视为一条数据。 例如 sed 可以针对每一行进行替换等操作，grep 也是找出包含指定字符的所有行。这种「结构」不是管道内在的，而是工具约定的。

这样一来，数据本身包含换行符时就会有问题。例如这段删除当前目录及其任意层子目录下 .bak 文件的代码（不理解这段代码可以看 这里）：

find . -name '*.bak' | xargs rm

如果当前目录下有个文件名叫 a\n.bak ，那么 rm 就会尝试删除文件 a 和文件 .bak，而不是 a\n.bak 。这是因为 xargs 无法区分分隔数据的换行和数据内部的换行。

通常的做法是，让 find 用 \0 分隔输出的各项，并且让 xargs 在读入时也用 \0 分隔：

find . -name '*.bak' -print0 | xargs -0 rm

在文件名的问题上我们还比较幸运，因为 Unix 文件名不允许包含 \0 。那如果我们要处理的数据里刚好也可能包含 \0 呢？

这种纯文本的处理总是会出现有歧义的情况，为了解决这种情况，所以要去传输个「类型」的字段

我也不知道该如何描述，借用 elvish 作者的描述：分成 穷管道 和 富管道

• 穷管道就是传统的 raw 传输方式（POSIX shell 的传输方式）
• 富管道是一个有类型的句柄（一段数据加上类型，这就是两个字段了，或者说传递对象）

对于都是内置命令的情况传递使用富管道，和外部命令交互传递穷管道保持兼容

富管道里面传输的是对象，比较有名的 PowerShell 也是这样管道里面传输 dotnet 对象

Ion Shell

这是一群疯狂的人造的轮子，Redox OS 的默认 shell

重点都在语法和执行效率上，用起来和默认 bash / zsh 差不多，不兼容 POSIX shell。

Ion 对于数据重定向方面使用了新的语法 ^ ，我觉得这个改进或许并不好。或许配合上 Redox OS 这个也许是很不错的

标准的 IO 有三种：

• stdin 标准输入 /dev/stdin
• stdout 标准输出 /dev/stdout
• stderr 标准错误 /dev/stderr

输出信息有 stdout 和 stderr 两种，可以分开来重定向

Name	POSIX shell	Fish	Elvish	Ion	PowerShell	Nushell
从文件到标准输入	<	<	<	<	<	<
将输出写入到一个文件	> , 1>	> , 1>	> , 1>	>	> , 1>	> , 1>
输出追加写入到一个文件	>> , 1>>	>> , 1>>	>> , 1>>	>>	>> , 1>>	>> , 1>>
将错误写入到一个文件	2>	^ , 2>	2>	^>	2>	2>
将错误追加写入到一个文件	2>>	^^ , 2>>	2>>	^>>	2>>	2>>
全部写入到一个文件	&>	&>	不支持	&>	不支持	&>
输出和错误写入到一个文件	> file 2>&1	> file 2>&1	> file 2>&1	不支持	可以，但语意不同	> file 2>&1

全部写入到一个文件 和 输出和错误写入到一个文件 （command >file 2>&1 或追加写入 command >>file 2>&1）是完全等价的

Fish 还支持 >? , ^? 如果文件存在则不写入输出，ion 还支持多个重定向 command > stdout ^> stderr &> combined

文件描述符 FD（File Descriptor）

fish 和 ion 的 ^ 描述 stderr 语法看起来好多了。不过，为什么 POSIX shell 要用 1 和 2 来区分 stdout 和 stderr ？

在 Unix 系统当中，一切皆文件，每个进程默认会打开三个文件作为输入，输出和错误，前三个文件描述符为（顺序是恒定的）：

• 0 ： stdin
• 1 ： stdout
• 2 ： stderr

通过这里，就很容易理解， Unix 系统的标准输入输出，本质上就是三个文件的读写， 1> , 2> 指的的是文件描述符。所以说用 ^ 来描述错误或许并不合理（这是一个约定，并非规则）

打开文件会分配 3 往后的唯一的 FD，也可以手动指定。（可以在 /proc/self/fd 里面看到 FD 和文件的对应关系）

# std.sh

# stdin 自己对自己的输入
echo 000 >&0

# 打印 stdin 的数据
echo -n <&0

# stdout
echo 111 >&1

# stderr
echo 222 >&2

# 打开文件， FD 设置为 3
exec 3<> /tmp/foo

# 刚打开了新的文件，可以看到映射关系
ls -l /proc/self/fd

# 写入内容
echo 333 >&3

# 关闭文件（关闭 3 这个 FD）
exec 3>&-

这里注意：sh -c "echo 000 >&0; echo -n <&0" 在脚本内部传递数据， stdin 一直处于交互输入（使用 cat 会由于读不到文件结尾而阻塞）

而管道会写入 stdin 数据之后会有终止符 EOF ，这下面这种写法

• echo 000 | sh -c "cat <&0"
• sh -c "cat <&0" <<< 000
• echo 000 | sh -c "cat /dev/stdin" 当然，/dev/stdin 和 <&0 是一样的

使用 ls 查看 fd 时要注意，由于 ls 的工作原理，会产生一个临时的 fd

ls -l /proc/self/fd
total 0
lrwx------ 1 metal metal 64 May  5 13:21 0 -> /dev/pts/89
lrwx------ 1 metal metal 64 May  5 13:21 1 -> /dev/pts/89
lrwx------ 1 metal metal 64 May  5 13:21 2 -> /dev/pts/89
lr-x------ 1 metal metal 64 May  5 13:21 3 -> /proc/2663987/fd

PowerShell（pwsh）

PowerShell 是一个来自 Microsoft 的任务自动化和配置管理框架，由命令行 shell 和相关的脚本语言组成。

最初，它只是一个 Windows 组件，被称为 Windows PowerShell，在 2016 年 8 月 18 日，随着 PowerShell Core 的引入，目前分成两个版本：Windows PowerShell 和 跨平台的 PowerShell Core

PowerShell 离开了 Windows 似乎水土不服，一点也不好用。或许是我不会用的关系

PowerShell 的管道传递的是 .net object，而不是 raw 字符串

拥有的现代化的语法，类似 python 或 ruby 一类脚本语言的操作。所有的东西都看作 dotnet 对象（这点有点和 ipython， pry 类似）。可以去理解常见的数据结构

NuShell

和 PowerShell 思想很像，也可以理解数据结构，或者所是 Linux 下的 “PowerShell”

看这个默认的 ls ，这才是一个现在代化的 shell 应该有的样子。当然，这个 ls 是内置命令。Nushell 内置了大量的常用命令，给人眼前一亮的感觉

/Users/metal/Code/blog(master)> ls
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 #  │     name     │ type │   size   │   modified
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  0 │ 404.html     │ File │    398 B │ 3 months ago
  1 │ Gemfile      │ File │   1.2 KB │ 3 months ago
  2 │ Gemfile.lock │ File │   2.2 KB │ 3 months ago
  3 │ README.md    │ File │    322 B │ 3 months ago
  4 │ _config.yml  │ File │   2.0 KB │ 2 months ago
  5 │ _drafts      │ Dir  │     96 B │ 3 months ago
  6 │ _includes    │ Dir  │    160 B │ 3 months ago
  7 │ _layouts     │ Dir  │     96 B │ 4 days ago
  8 │ _posts       │ Dir  │   1.9 KB │ 4 days ago
  9 │ _site        │ Dir  │   1.3 KB │ 4 days ago
 10 │ about.md     │ File │   1.6 KB │ 3 months ago
 11 │ assets       │ Dir  │    224 B │ 3 months ago
 12 │ equipment.md │ File │   8.3 KB │ 3 months ago
 13 │ favicon.ico  │ File │ 238.1 KB │ 3 months ago
 14 │ index.md     │ File │    239 B │ 3 months ago
 15 │ links.md     │ File │   1.7 KB │ 2 months ago
 16 │ new.rb       │ File │   1.1 KB │ 3 months ago
 17 │ projects.md  │ File │   7.7 KB │ 3 months ago
 18 │ vendor       │ Dir  │     96 B │ 3 months ago
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nushell 具有极其丰富的数据结构，就如同现在化的编程语言一样

支持了常用的数据格式：

• json
• yaml
• toml
• xml
• csv
• ini

有了更合理的语法：

open people.txt | lines | split column "|" | str trim

甚至集成了类似 curl 的命令（使用 nushell 理解并解析 xml）

/home/metal/Code> fetch https://a-wing.top/feed.xml | get feed.children.subtitle.children.0
新一的个人博客

把 REPL（Read–Eval–Print Loop） 当 shell 用

现在化的编程语言的交互式的环境，比如 IPython，Pry 当登录 shell 用好像也是可以的。 这不是传统意义上的 shell，但是经常有人建议用它做登录 shell。但启动实在是太慢了

还有，作为一个 shell，大部分时间都会被用来执行外部命令，每次都多打一个字符是很累的。

或许我们可以融合一下普通的 shell 和 REPL。比如：xonsh 融合 python 和 shell，既可以用 shell 写法，也可以直接使用 python。

类似的，也有融合其他语言的，比如融合了 Node.js 的 fresh-shell

Reference

elvish 的设计和实现 (零) shell 的优势和缺陷

管道、awk 和 JSON

elvish 的设计和实现 (二) 语法基础和词法

使用 fish 的一些注意点

set - display and change shell variables - fish-shell 3.2.2 documentation

Ion Documentation

FileDescriptor

What is the file descriptor 3 assigned by default?